JP6416058B2 - Outdoor power feeder - Google Patents
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Description
本発明は、屋外の電気設備に電力を供給する屋外給電装置に関する。 The present invention relates to an outdoor power supply apparatus that supplies electric power to an outdoor electrical facility.
従来から、磁界共鳴を利用して電力を非接触給電する給電装置が知られている。この種の給電装置を開示するものとして例えば特許文献1がある。特許文献1には、床材や壁材等の建築部材に送電コイルを配置し、屋内空間の任意の位置で家電等の負荷に非接触給電を行う技術が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a power feeding device that uses non-contact power feeding using magnetic field resonance is known. For example,
ところで、屋内の給電装置から屋外の照明装置等の電気設備に給電する場合、屋外の電気を供給するための配線工事等を行う必要がある。特許文献1に開示される技術では屋内の電気設備に電力を供給することを想定し、送電コイルは屋内空間の最内層に位置する建材と屋外に面する最外層に位置する建材の間に設定されている。そのため、磁界共鳴方式を用いても、外壁から離れた場所に設置される電気設備に十分な電力を供給することはできなかった。
By the way, when electric power is supplied from an indoor power supply device to an electrical facility such as an outdoor lighting device, it is necessary to perform wiring work for supplying outdoor electricity. In the technology disclosed in
本発明は、建築物から離れた場所にある屋外の電気設備であっても、大規模な配線工事等を行うことなく屋内の電源を利用して給電できる屋外給電装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an outdoor power supply device that can supply power using an indoor power source without performing large-scale wiring work or the like even in an outdoor electrical facility located away from a building. To do.
本発明は、屋内(例えば、後述の屋内2)の電源(例えば、後述の電源30)に接続される送電コイル(例えば、後述の送電コイル51)を有する送電器(例えば、後述の送電器50)と、屋外(例えば、後述の屋外3)に設置される建材(例えば、後述のタイル80a、門柱20及び壁タイル280,380,481)に設けられ、前記送電コイルに共振する建材側コイル(例えば、後述の中継コイル91及び受電コイル71)と、を備え、磁界共鳴によって前記送電コイルから前記建材側コイルを通じて屋外の電気設備(例えば、後述の電気設備25)に非接触給電する屋外給電装置(例えば、後述の屋外給電装置40)に関する。
The present invention relates to a power transmitter (for example, a
前記建材側コイルは、前記建材の内側に組み込まれることが好ましい。 It is preferable that the building material side coil is incorporated inside the building material.
本発明の屋外給電装置によれば、建築物から離れた場所にある屋外の電気設備であっても、大規模な配線工事等を行うことなく屋内の電源を利用して給電できる。 According to the outdoor power supply apparatus of the present invention, even an outdoor electrical facility located away from a building can supply power using an indoor power source without performing a large-scale wiring work or the like.
以下、本発明の屋外給電装置の好ましい一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る屋外給電装置40が適用される建築物1及びその外構を模式的に示す図である。
Hereinafter, a preferred embodiment of the outdoor power supply apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a
図1に示すように、建築物1の屋内2への入口にはドア10が設けられる。屋外3に設置される門柱20とドア10の間には、手すり12が設けられたアプローチ11が形成される。ドア10が設置される面と門柱20が設置される面との間には高低差が有り、アプローチ11は、門柱20に近づくにつれて低くなるスロープ部分を有している。
As shown in FIG. 1, a
建築物1の屋内2の床の一部及び屋外3のアプローチ11には、複数のタイル80が施設されている。アプローチ11のスロープ部分では、アプローチ11の傾斜に合わせて整列配置されている。
A plurality of
門柱20には、表札21の他、インターホン22及びLED照明装置23等の電気設備25が設けられる。電気設備25への電力の供給は、屋外給電装置40によって行われる。
In addition to the
図2は、第1実施形態の屋外給電装置40により、屋内2から屋外3の電気設備25に電力を供給する様子を模式的に示す平面図である。図2に示すように、第1実施形態の屋外給電装置40は、送電器50と、受電器70と、複数の中継共振器90と、を備える。
FIG. 2 is a plan view schematically showing a state in which power is supplied from the indoor 2 to the outdoor
屋外給電装置40は、磁界共鳴を利用して電気設備25に電力を供給する設備である。送電器50、受電器70及び中継共振器90は、何れも、共振周波数が一致するようにコイルの形状及びコンデンサの容量等が設定されている。なお、コイルの形状等は同一でもよいし、それぞれ異なっていてもよい。
The outdoor
送電器50は、建築物1の屋内2に配置されており、電源30に接続される送電コイル51を有する送電側のLC共振回路である。図1に示すように、本実施形態の送電器50は、建築物1の内壁61に貼り付けられる壁タイル62の裏側に埋め込まれている。
The
受電器70は、門柱20に配置されており、電気設備25に接続される受電コイル71を有する受電側のLC共振回路である。受電器70は、磁界共鳴によって生じた高周波を整流回路(図示省略)によって直流に変換し、電気設備25に電力を供給する。
The
中継共振器90は、複数のタイル80の一部及び門柱20にそれぞれ配置されている。以下、中継共振器90が埋め込まれるタイル80をタイル80aと称する。
The
まず、タイル80aに配置される中継共振器90について説明する。図3は、タイル80aの裏側に埋め込まれる中継コイル91を有する中継共振器90を模式的に示す図である。
First, the
図3に示すように、中継共振器90は、矩形の枠状に折り曲げられた中継コイル91及び中継コイル91に接続されるコンデンサ92からなるLC回路である。タイル80aの裏側には、中継共振器90の外形に応じた枠状のタイル溝81が形成される。コンデンサ92を含めた中継共振器90の全体がタイル溝81に納まるようになっている。なお、本実施形態のタイル溝81には、コンデンサ92の部分をタイル溝81に納めるための凸部82が形成されているが、この凸部82を省略してコンデンサ92及び中継コイル91に接続される部分を矩形のタイル溝に折り曲げて納めるようにしてもよい。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態では、タイル溝81が外形に沿って形成されるとともに、タイル80aの中央より端面側に形成される。中継コイル91がタイル80aの端面の近くに位置するので、隣接配置されるタイル80aに内蔵される中継共振器90の中継コイル91間距離が短くなって高効率な電力伝送を行うことが可能になっている。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、タイル溝81はタイル80aの成形時に形成される。そして、タイル溝81に中継コイル91を埋め込んだ状態でシーリング材(図示省略)がタイル溝81に充填される。これにより、中継共振器90が外部から隔絶され、防水性能をより一層向上させることができる。従って、施工現場での防水処理が不要となり、設置作業をより容易なものとすることができる。
In the present embodiment, the
タイル80aの配列について説明する。図1及び図2に示すように、中継共振器90が埋め込まれるタイル80aは送電器50と受電器70を結ぶ経路上に整列配置されている。タイル80aの形状は同一であるため、隣接する中継共振器90の中継コイル91間距離も略同じ距離となる。
The arrangement of the
建築物1の屋内2から屋外3にかけて連続的に配置され、同一形状のタイル80aに中継共振器90を設けることにより、磁界共鳴を利用した安定的な給電が実現される。また、アプローチ11のスロープでは、タイル80aは若干傾斜しているものの、磁界共鳴方式を採用しているので、隣接するタイル80a間で中継コイル91が内蔵されるタイル80aの設置面の角度が異なっても電力を中継することができる。
By providing the
タイル80aの中継コイル91を介して伝達される電力は門柱20に配置される中継共振器90に伝達される。図4は、第1実施形態の屋外給電装置40が備える門柱20の内部に埋め込まれる中継共振器90を示す図である。
The electric power transmitted through the
図4に示すように、中継共振器90は、上下方向に整列配置された状態で門柱20の内部に保持されている。本実施形態では、中継共振器90の中継コイル91の軸方向が上下方向に揃った状態で門柱20の内部に保持される。
As shown in FIG. 4, the
門柱20に配置される複数の中継共振器90により、地面側のタイル80aから門柱20の上部に位置する受電器70の受電コイル71に電力が中継される。図2及び図4の矢印に示すように、電源30から送電器50に電力が供給されると、送電コイル51に共振する中継コイル91によって順次電力が中継され、中継コイル91に共振する受電コイル71まで電力が磁界共鳴により非接触給電される。タイル80aの中継共振器90、門柱20の中継共振器90及び受電器70を介して供給された電力は、電気設備25のLED照明装置23の点灯等により消費される。
Power is relayed from the ground-
以上説明した屋外給電装置40によれば、以下のような効果を奏する。第1実施形態の屋外給電装置40は、屋内2の電源30に接続される送電コイル51を有する送電器50と、屋外3に設置されるタイル80a及び門柱20に設けられ、送電コイル51に共振する中継コイル91を備え、磁界共鳴によって送電コイル51から中継コイル91及び受電コイル71を通じて屋外3の電気設備25に非接触給電する。
The outdoor
これにより、屋内2の電源30から屋外3の電気設備25への給電に必要な配線を取り回す必要がないので、簡単な施設工事で施設できる屋外給電装置40を実現できる。また、タイル80aや門柱20に中継共振器90及び受電器70を配置すればよいので、建築物1及びその外構が完成した後であっても、屋外給電装置40を容易に施設することができる。更に、磁界共鳴を利用しているので、タイル80aの配置の自由動も高く、タイル80aがcm単位でずれていたり、中継コイル91の軸方向が異なるスロープ等があったりする場合であっても、問題なく給電することができる。
Thereby, since it is not necessary to route the wiring necessary for power supply from the
第1実施形態の中継共振器90は、タイル80aの内側及び門柱20の内側に埋め込まれる。また、受電器70も門柱20の内側に組み込まれる。これにより、屋外3に設置される建材であるタイル80a及び門柱20に共振器が設けられる場合でも、建材の内側で保護されるので、高い防水性及び耐衝撃性を実現できる。また、門柱20の内部に中継共振器90を配置しているので、門柱20の外観に影響を与えることなくタイル80aが配置される設置面よりも上方に位置する電気設備25に給電でき、意匠性の点からも有利である。
The
第1実施形態では、タイル80aを建材側コイルとしての中継コイル91を埋め込む建材として採用している。これにより、屋内2から屋外3へと途切れることなく、電力を伝達することができる。更に、タイル80aは、同一のサイズのものを用いているので、中継コイル91のコイル間距離が略同じ距離になり、給電経路を決めるための設計を容易に行うことができる。
In 1st Embodiment, the
なお、第1実施形態では、タイル80aは、直線状に整列配置されているが、外構の状況に応じてタイル80aをずらして配置したり、分岐させたりすることもできる。このような場合であっても、磁界共鳴を利用しているので、複雑な配線を取り回すことなく給電経路を容易に設計及び施設できる。また、上記実施形態では、ドア10を挟んでタイル80aが配置される構成を説明したが、ドア10に相当する部分が壁であっても屋内2から屋外3に磁界共鳴を利用して非接触給電することができる。
In the first embodiment, the
次に、第2実施形態の屋外給電装置240について説明する。図5は、第2実施形態の屋外給電装置240が備える門柱20の側面に配置される中継共振器90を模式的に示す図である。なお、以下の説明において、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略することがある。
Next, the outdoor
図5に示すように、門柱20の側面には壁タイル280が貼り付けられる。この壁タイル280の内側に中継共振器90が埋め込まれる。図5に示すように、地面側のタイル80aに埋め込まれる中継共振器90の向きと、門柱20側の壁タイル280に埋め込まれる中継共振器90の向きと、異なっている。即ち、タイル80aの中継コイル91の軸方向と壁タイル280の中継コイル91の軸方向が直交する関係になっている。このように中継共振器90の向きが大きく異なっている場合でも、磁界共鳴方式を採用しているので、隣接する中継共振器90の間に磁界結合が生じ、電力を中継することが可能である。
As shown in FIG. 5, a
次に、第3実施形態の屋外給電装置340について説明する。図6は、第3実施形態の屋外給電装置340により、門扉320の電気設備325に電力を供給する様子を模式的に示す図である。
Next, the outdoor
図6に示すように、門扉320は、門柱20の近傍にヒンジ等からなる回動軸321を介して取り付けられる。門柱20の側面には、回転軸にそって壁タイル380が複数取り付けられる。この壁タイル380のそれぞれの裏側には、中継共振器90が埋め込まれている。
As shown in FIG. 6, the
門扉320には、受電器370及び受電器370が接続される電気設備325が配置される。電気設備325としては例えば電子錠等である。本実施形態では、受電器370の受電コイル71の高さが、中継共振器90が埋め込まれる壁タイル380の設置位置に応じて設定される。
The
以上の構成により、第3実施形態の屋外給電装置340は、門扉320に配置される電気設備325に対して中継コイル91及び受電コイル71を介して非接触給電を行う。屋外給電装置340は、磁界共鳴を利用しているので、門扉320が開閉により回転して受電器370の位置や角度が変わっても電力を供給し続けることができる。
With the above configuration, the outdoor
次に、第4実施形態の屋外給電装置440について説明する。図7は、第4実施形態の屋外給電装置440により、屋内2から屋外3に電力を供給する様子を模式的に示す図である。
Next, the outdoor
図7に示すように、第4実施形態の屋外給電装置440は、建築物1の壁410の屋内2側に配置される中継共振器90と、屋外3側に配置される中継共振器90と、を通じて屋内2から屋外3に電力を伝達する。第4実施形態では、中継共振器90が裏側に埋め込まれる屋内側の壁タイル480と、中継共振器90が裏側に埋め込まれる屋外側の壁タイル481と、が対向配置されており、それぞれの中継共振器90の軸方向(図7の鎖線)が一致する状態となる。第4実施形態の屋外給電装置440においても、磁界共鳴を利用しているので、壁410があったとしても、屋内2から屋外3への電力の供給が可能になっている。
As shown in FIG. 7, the outdoor
次に、第5実施形態の屋外給電装置540について説明する。図8は、第5実施形態の屋外給電装置540により、引戸510の電気設備525に電力を供給する様子を模式的に示す図である。引戸510に設けられる電気設備525としては例えば電子錠である。
Next, the outdoor
図8に示すように、中継共振器90が裏側に埋め込まれたタイル80aが引戸510のスライド方向に沿って整列配置されている。引戸510には、中継共振器90、受電器570及び受電器570が接続される電気設備525が設けられる。中継共振器90の中継コイル91及び受電器570の受電コイル71は、タイル80aの中継共振器90から電力を受電し易いように、引戸510の上下方向における中央よりも下のタイル80a側に近い位置に配置される。
As shown in FIG. 8,
引戸510の移動によって中継コイル91及び受電コイル71の位置は変わるものの、引戸510のスライド方向に沿って中継共振器90が埋め込まれるタイル80aが配置されているので、移動の前後にわたって引戸510側の中継コイル91及び受電コイル71と、タイル80a側の中継コイル91とのコイル間の距離があまり変わらず、電力を途切れることなく高効率に供給し続けることが可能になっている。
Although the positions of the
なお、第5実施形態では、地面に設置されるタイル80aに中継共振器90を配置する構成であるが、引戸510の上方に配置される軒等に引戸510のスライド方向にあわせて中継共振器90を連続的に配置する構成としてもよい。この場合、引戸510に設けられる中継コイル91及び受電コイル71は、引戸510の上下方向における中央よりも上の軒側に配置されることが好ましい。
In the fifth embodiment, the
以上、本発明の屋外給電装置の好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。 The preferred embodiments of the outdoor power supply apparatus of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed.
例えば、樹脂製のタイルを用いてインサート成形により、中継共振器90をタイルの内部に埋め込む構成とすることができる。これにより、特別な加工を行うことなく防水性を向上させることができる。また、建材としてのタイル80aに中継コイル91が1つ埋め込まれる構成を例示したが、複数のタイルに1つの建材側コイルを組み込む構成としてもよい。例えば、4枚のタイルにまたがって建材側コイルを1つ設ける構成とすることもできる。また、タイルや門柱に限らず、外構に使用される塀等の適宜の建材に建材側コイルを設けることができる。
For example, the
上記実施形態では、建材側コイルを矩形の枠状に折り曲げる例を説明したが、この例に限らずコイルの形状は、円形、長方形、複数の屈曲部を有する形状等、事情にあわせて適宜変更することができる。 In the above embodiment, an example in which the building material side coil is bent into a rectangular frame shape has been described. However, the shape of the coil is not limited to this example, and the shape of the coil is appropriately changed according to circumstances, such as a circle, a rectangle, or a shape having a plurality of bent portions. can do.
上記実施形態で使用するタイルの素材は、フェライト系素材であっても良い。フェライト系素材であれば、磁束がその素材へ集中するので、外部へノイズとして放射する量が低減される。 The tile material used in the above embodiment may be a ferrite material. In the case of a ferrite material, since the magnetic flux is concentrated on the material, the amount of noise radiated to the outside is reduced.
20 門柱(建材)
25 電気設備
30 電源
40 屋外給電装置
50 送電器
51 送電コイル
71 受電コイル
80a タイル(建材)
91 中継コイル
280,380,481 壁タイル(建材)
20 Gate pillar (building material)
25
91
Claims (2)
屋外に設置されるタイルの内側に組み込まれ、前記送電コイルに共振する建材側コイルと、を備え、
磁界共鳴によって前記送電コイルから複数の前記タイルのそれぞれに配置される前記建材側コイルを通じて屋外の電気設備に非接触給電する屋外給電装置。 A power transmitter having a power transmission coil connected to an indoor power source;
A building material side coil that is incorporated inside a tile installed outdoors and resonates with the power transmission coil, and
An outdoor power feeding device that performs non-contact power feeding to an outdoor electrical facility through the building material side coil disposed on each of the plurality of tiles from the power transmission coil by magnetic field resonance.
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